Universum skapades för cirka 13,8 miljarder år sedan i en flamma av ljus:Big bang. Ungefär 380,- 000 år senare, efter att materia (mest väte) hade svalnat tillräckligt för att neutrala atomer skulle bildas, ljus kunde passera rymden fritt. Det ljuset, den kosmiska mikrovågsbakgrundsstrålningen (CMB), kommer till oss från alla håll på himlen enhetligt ... eller så verkade det först. Under de senaste decennierna har astronomer upptäckt att strålningen har svaga krusningar och stötar i sig med en ljusstyrka på bara en del av hundra tusen - fröna för framtida strukturer, som galaxer.

Astronomer har gissat att dessa krusningar också innehåller spår av en inledande expansionsexplosion – den så kallade inflationen – som svällde det nya universum med trettiotre storleksordningar på bara tio till makten-minus-33 sekunder. Ledtrådar om inflationen bör vara svagt närvarande i hur de kosmiska krusningarna krullas, en effekt på grund av gravitationsvågor i kosmisk barndom som förväntas vara kanske hundra gånger eller mer svagare än krusningarna i sig.

Curlingeffekten producerar mönster i ljuset som kallas "B-mode polarization, " och det förväntas bli ytterst svagt. Andra exotiska processer pågår i universum för att göra denna skrämmande mätning ännu mer utmanande. Den främsta är det svaga ljusskenet från dammpartiklar i vår galax som har justerats av magnetfält . Detta ljus är också polariserat och kan vridas av magnetfält för att producera B-mode polarisationsmönster. Radiovågor från vår galax kan ge liknande effekter. För ungefär sex år sedan, CfA-astronomer som arbetar på Sydpolen rapporterade de första bevisen för sådan curling, "B-mode polarisering, "på nivåer som överensstämmer med enkla modeller för inflation, men efterföljande mätningar vid olika frekvenser (eller färger) av mikrovågsljus visade att signalen kunde förklaras av galaktiskt damm.

Under åren sedan de första mätningarna av B-mod polarisation har astronomer fortsatt sina noggranna observationer, lägga till kraftfulla data från nya teleskop vid många olika frekvenser som arbetar på Sydpolen. CfA-astronomerna D. Barkats, H. Boenish, J. Connors, J. Cornelison, M. Dierickx, M. Eiben, D.C. Goldfinger, P. Grimes, S. Harrison, K.S. Karkare, J.M. Kovac, B. Racine, S. Richter, B.L. Schmitt, T. St. Germaine, C. Verges, C.L. Wong, L. Zeng och ett stort team av kollegor har precis avslutat en analys av all data från sydpolsexperimenten BICEP2, Keck Array, och BICEP3 till och med 2018, och korrelera resultaten med resultat från CMB-rymduppdragen Planck och WMAP. (Även om datainsamlingen för dessa uppdrag avslutades 2013 och 2010, respektive, databehandlingen fortsätter och forskarna använde 2018 års release.) De nya resultaten förbättrar de tidigare bästa begränsningarna för curling med ungefär en faktor två, och ger nu kraftfull vägledning om de typer av inflationsmodeller som skulle kunna beskriva universums tidigaste ögonblick.

En bred klass av enkla modeller är nu i stort sett utesluten. Teamet rapporterar att de mest gynnade av den återstående klassen av modeller förutsäger primordiala gravitationsvågor på nivåer som borde detekteras (eller uteslutas) inom det kommande decenniet med uppgraderade teleskop på Sydpolen. Teamet är redan i färd med att uppgradera BICEP-systemet och förväntar sig att få ytterligare en faktor på cirka tre förbättringar inom fem år, tillräckligt för att sätta snäva begränsningar för inflationsmodeller.

Forskningen publicerades i Fysiska granskningsbrev .